Karbon nanotüpler (CNT'ler), grafit katmanlarının yuvarlanmasıyla oluşturulan boru şeklindeki nanomalzemelerdir. Bir dizi benzersiz fiziksel ve kimyasal özelliğe sahiptirler ve bu da onları malzeme bilimi ve nanoteknolojide yaygın olarak uygulanabilir kılar. Birincisi, CNT'ler son derece yüksek mekanik özellikler sergiler; çekme mukavemetleri 50-150 GPa'ya ulaşır ve Young modülü, düşük yoğunluğu ve esnekliği korurken çelikten-on kat daha yüksek 1 TPa seviyesine ulaşır-. Bu nedenle kompozit ve yapısal malzemelerde mükemmel takviye etkisi gösterirler.
CNT'ler ayrıca olağanüstü elektriksel ve termal iletkenlik sergiler. Tek-duvarlı karbon nanotüpler yüksek elektron hareketliliğine sahiptir ve metalik veya yarı iletken özellikler sergiler. Elektriksel iletkenlikleri elektronik cihazlarda, iletken kompozitlerde ve sensörlerde kullanılabilir. Çok-duvarlı karbon nanotüpler, 3000–3500 W/m·K'lik termal iletkenliğe ulaşabilir, bu da onları termal yönetim malzemeleri ve yüksek termal iletkenliğe sahip kompozitler açısından çok önemli kılar.
CNT'ler yüksek spesifik yüzey alanına ve kimyasal stabiliteye sahiptir. Bireysel nanotüplerin çapı yalnızca birkaç nanometredir, ancak birkaç mikrometreden milimetreye kadar uzunluklara ulaşabilir, bu da çok büyük bir spesifik yüzey alanıyla sonuçlanır. Bu onlara adsorpsiyon, kataliz ve enerji depolama malzemelerinde mükemmel performans sağlar. Ayrıca, CNT'ler çoğu kimyasal reaktife karşı stabildir, yüksek sıcaklıklara ve korozyona dayanıklıdır, bu da onları karmaşık ortamlarda uzun-süreli kullanıma uygun hale getirir.
